激光拼焊异种超高强钢组织和力学性能

汽车轻量化后对安全性和碰撞吸能性提出了更高要求,从而促进了高强、吸能材料及其拼接技术的发展.以汽车安保件之一的汽车B柱为研究对象,采用能满足要求的DP980双相钢和22MnB5热冲压成型钢异种材料进行激光拼焊,研究焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响.通过保持激光输出功率不变(1.3 kW)改变焊接速度的方法控制焊接热输入,考察焊接热输入与拼焊接头组织和力学性能之间的关系.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度测试仪和拉伸试验机研究接头不同亚区的组织和性能.结果表明,当焊接速度为16～26 mm/s时,均获得了完整而无缺陷的熔化区组织;随着焊接速度的提高,不仅焊缝表面凹陷逐步改善,并且焊接热影响区宽度也随之减小.硬度测试表明,接头中存在明显的软化区域,主要分布在DP980侧热影响区的回火区和不完全相变区,而DP980侧热影响区的细晶区、粗晶区、22MnB5侧热影响区以及焊缝金属区的硬度则有所增加,形成了焊接接头的硬化区.拼焊接头在能形成完整接头的条件下抗拉强度保持为576～597 MPa,断裂均发生在22MnB5侧的母材区,断裂时有明显的颈缩现象;接头断后伸长率为11.9％～15.5％,介于DP980母材(11％)和22MnB5(22％)母材的断后伸长率之间;研究还表明,焊接热输入越大,焊接接头相同区域的组织越粗大.